具体实施方式

以下对本发明的(甲基)丙烯酰基化合物进行详细说明。

本发明的化合物是上式(1)表示的(甲基)丙烯酰基化合物。该化合物的特征在于，具有(甲基)丙烯酰基、末端不饱和键和三级羟基。该化合物与亲水性单体的相容性优异，通过以该化合物为单体或交联剂，可使(共)聚合物具有优选的强度。另外，由于作为亲水基团的羟基是三级的，能够抑制副反应。通过这些特征，能够在保持与其它亲水性单体的相容性的同时，提高(共)聚合物的强度。

上式(1)中，R¹为氢原子或甲基，优选为甲基。

上式(1)中，R²为碳原子数1~6的一价烃基。作为一价烃基，可列举甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等烷基；环戊基、和环己基等环烷基；苯基等芳基等。R²优选为碳原子数1~4的烷基，更优选为甲基。

上式(1)中，R³为氢原子或甲基。优选为氢原子。

上式(1)中，L为可以含有醚键的、碳原子数2~10的二价烃基。优选为下式(2)表示的基团，n为1或2。

[化3]

(*和**所示的部位为键合位)。

作为碳原子数1~10的二价烃基，可列举例如亚甲基、亚乙基、1,3-亚丙基、1-甲基亚丙基、1,1-二甲基亚丙基、2-甲基亚丙基、1,2-二甲基亚丙基、1,1,2-三甲基亚丙基、1,4-亚丁基、2-甲基-1,4-亚丁基、2,2-二甲基-1,4-亚丁基、3-甲基-1,4-亚丁基、2,2-二甲基-1,4-亚丁基、2,3-二甲基-1,4-亚丁基、2,2,3-三甲基-1,4-亚丁基、1,5-亚戊基、1,6-亚己基、1,7-亚庚基、1,8-亚辛基、1,9-亚壬基和1,10-亚癸基等。作为含有醚键的基团，可列举例如聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、聚乙烯-丙烯氧化物等聚氧化烯。优选为-CH₂OCH₂-或-CH₂OC₂H₄OCH₂-。

以下说明上式(1)所示的化合物的制造方法。

本发明的制造方法包括使下式(3)表示的环氧化合物与(甲基)丙烯酸反应，得到上式(1)表示的化合物的步骤(以下称为步骤II)。

[化4]

(R²、R³、L如上所述)

本发明的制造方法还包括使下式(4)表示的醇化合物与下式(5)表示的环氧化合物反应，得到上式(3)表示的环氧化合物的步骤(以下称为步骤I)。

[化5]

(R³如上所述，L’为单键、或可以含有醚键的碳原子数1~8的二价烃基)

[化6]

(R²如上所述，X为卤素原子)

以下对各步骤进行详细说明。

步骤I.

该步骤为使下式(4)表示的醇化合物与下式(5)表示的环氧化合物反应，得到上式(3)表示的环氧化合物的步骤。

[化7]

(R³如上所述，L’为单键、或可以含有醚键的、碳原子数1~8的二价烃基)

[化8]

(R²如上所述，X为卤素原子)

上式(4)中，L^’如上所述，为可以含有醚键的、碳原子数1~8的二价烃基。优选为下式(2’)表示的基团，n’为0或1。n’为0是指上式(4)中L’为单键。

[化9]

(*和**所示的部位为键合位)

即，式(4)表示的基团优选用下述(2’’)或(2’’’)表示。

[化10]

上式(5)中，X如上所述，为卤素原子。作为卤素原子，可列举氟、氯、溴和碘等。

醇化合物与环氧化合物的反应可按照以往公知的方法进行。例如，可以向醇化合物中添加1摩尔当量以上的环氧化合物进行反应。反应温度没有特别限制，优选不超过所使用的溶剂的沸点程度的温度。例如，可以在约0℃至约120℃的温度下进行。该反应可以在溶剂、催化剂的存在下进行。溶剂和催化剂为以往公知的物质即可，没有特别限制。

催化剂例如可列举碱性化合物、有机磷系化合物、叔胺和路易斯酸等。作为碱性化合物，可列举例如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁等碱金属、碱土金属的氢氧化物。作为有机磷系化合物，可列举例如三环己基膦、三丁基膦、三辛基膦、环己基二苯基膦、二环己基苯基膦、丁基二苯基膦、二丁基苯基膦、辛基二苯基膦、二辛基苯基膦、三苯基膦等。作为叔胺，可列举三甲基胺、三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、二氮杂双环十一烯、二氮杂双环壬烯、1-甲基咪唑等。作为路易斯酸，可列举例如三氟化硼、氯化铝、甲基二氯化铝、二甲基氯化铝、三甲基铝、氯化镁、溴化镁、四氯化钛、双三氟甲磺酸二氯化钛、双三氟甲磺酸双环戊二烯钛、双氟磺酸二氯化钛、四氯化锡、双三氟甲磺酸锡(II)等。前述催化剂可单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。

溶剂可列举例如甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、异丙基溶纤剂、丁基溶纤剂、丙二醇单甲基醚、二乙二醇单甲基醚、三乙二醇单甲基醚、聚乙二醇单甲基醚、乙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚、三乙二醇二甲基醚和聚乙二醇二甲基醚等二醇醚溶剂；乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乳酸乙酯和苯甲酸甲酯等酯系溶剂；直链己烷、直链庚烷和直链辛烷等脂肪族烃系溶剂；环己烷和乙基环己烷等脂环式烃系溶剂；丙酮、甲基乙基酮和甲基异丁基酮等酮系溶剂；苯、甲苯和二甲苯等芳香族烃溶剂；和石油系溶剂等。前述溶剂可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。

步骤II.

该步骤是使下式(3)表示的环氧化合物与(甲基)丙烯酸反应，得到上式(1)表示的化合物的步骤。

[化11]

(R²、R³、L如上所述)

该反应可以按照以往公知的方法进行。例如，可以向式(3)表示的环氧化合物中添加(甲基)丙烯酸1摩尔当量以上进行反应。反应温度没有特别限制，优选不超过所使用的溶剂的沸点程度的温度。例如，可以在从约0℃至约110℃的温度下进行。该反应可以在溶剂、催化剂、稳定剂的存在下进行。溶剂、催化剂和稳定剂可以为以往公知的物质，没有特别限制。溶剂可使用前述的溶剂。

催化剂例如可列举有机金属催化剂、碱性化合物、有机磷系化合物、胺催化剂和路易斯酸等。作为碱性化合物，可列举前述的碱性化合物。作为有机金属催化剂，没有特别限定，可列举例如(甲基)丙烯酸钠、(甲基)丙烯酸钾等的(甲基)丙烯酸塩、二乙酸亚锡、二辛酸亚锡、二油酸亚锡、二月桂酸亚锡、二丁基氧化锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二丁基二氯化锡、二月桂酸二辛基锡等有机锡催化剂、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮铁、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮铍、乙酰丙酮铬、乙酰丙酮铟、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮钼、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮钒、乙酰丙酮锆等乙酰丙酮金属盐。作为胺催化剂，例如除了前述叔胺等以外，可列举五甲基二亚乙基三胺、三乙基胺、N-甲基吗啉双(2-二甲基氨基乙基)醚、N,N,N’,N”,N”-五甲基二亚乙基三胺、N,N,N’-三甲基氨基乙基-乙醇胺、双(2-二甲基氨基乙基)醚、N-甲基-N’N’-二甲基氨基乙基哌嗪、N,N-二甲基环己基胺、二氮杂双环十一烯、三亚乙基二胺、四甲基六亚甲基二胺、N-甲基咪唑、三甲基氨基乙基哌嗪、三丙基胺、四甲基铵盐、四乙基铵盐、三苯基铵盐等。前述催化剂可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。

稳定剂可列举例如酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、胺系抗氧化剂、和硫系抗氧化剂等。作为酚系抗氧化剂，没有特别限定，可列举例如选自对甲氧基苯酚、二叔丁基-对-甲酚、连苯三酚、叔丁基儿茶酚、4,4-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、酚醛树脂类和甲酚树脂类中的化合物等。作为磷系抗氧化剂，没有特别限定，可列举例如三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚烯-6-基]氧]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四叔丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂环庚烯-2-基)氧]乙基]胺和亚磷酸乙基双(2,4-二叔丁基-6-甲基苯基)酯等。作为胺系抗氧化剂，没有特别限定，可列举例如三或四C1-3烷基哌啶或其衍生物、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)草酸盐、1,2-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基氧)乙烷、苯基萘基胺、N,N’-二苯基-1,4-苯二胺、N-苯基-N’-环己基-1,4-苯二胺等。作为硫系抗氧化剂，没有特别限定，可列举例如硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂基酯等。前述稳定剂可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。

上述任意反应中，反应终点能够按照以往公知的方法、通过例如薄层色谱(TLC)、高效液相色谱(HPLC)或气相色谱(GC)等确认原料化合物的峰消失来确认。反应结束后，按照以往公知的方法纯化即可。例如，可将有机层用水洗涤后，除去溶剂来分离产物。另外，可是使用减压蒸馏、活性炭处理等。

作为本发明的制造方法的一个例子，可添加上式(4)表示的醇化合物1摩尔当量和上式(5)表示的环氧化合物1摩尔当量、氢氧化钾1摩尔当量、正己烷100质量当量，在20℃进行搅拌。通过使其反应4小时左右反应结束。另外，此时可通过GC测定等监测环氧化合物或者所生成的化合物确认反应的进行。反应结束后，将有机层用水洗涤，减压馏去有机层中存在的溶剂、未反应的原料，由此可得到上式(3)表示的环氧化合物。

接着，添加上式(3)表示的环氧化合物1摩尔当量、甲基丙烯酸2摩尔当量、甲基丙烯酸钠0.3摩尔当量。添加后，在100℃进行加热搅拌。通过使其反应10小时左右反应完结。另外，此时可通过GC测定等监测环氧化合物或者所生成的化合物确认反应的进行。反应结束后，添加甲苯100质量当量，将有机层用水洗涤，减压馏去有机层中存在的溶剂、未反应的原料，由此得到上式(1)表示的丙烯酰基化合物。

本发明的化合物可提供具有由(甲基)丙烯酰基的加聚衍生的重复单元的聚合物。本发明的化合物与具有(甲基)丙烯酰基等聚合性基团的其它化合物(以下称为聚合性单体或亲水性单体)的相容性良好。因此，通过与聚合性单体共聚，能够得到无色透明的共聚物。另外，也能够单独聚合。

另外，本发明的化合物除了(甲基)丙烯酰基还具有末端不饱和键，因此在与上述其它聚合性单体的共聚反应后，可将末端不饱和键聚合而形成交联结构。此时，由于存在于分子内的三级羟基不反应，因此可抑制平衡含水率的降低、弹性模量的未预期的增加，可提供强度高的水凝胶。要说明的是，使末端不饱和键聚合而形成交联结构的反应如果有充分的引发剂，则可与上述(甲基)丙烯酰基的共聚反应在同一步骤内进行。即使在为该同一步骤的情况下，由于反应性的不同，也是在(甲基)丙烯酰基的共聚反应后发生末端不饱和键的聚合反应。

包含由本发明的化合物与其它聚合性(亲水性)单体的聚合衍生的重复单元的共聚物的制造中，对于本发明的化合物的配合比例，相对于聚合物整体的质量由本发明的化合物衍生的重复单元的质量比例为10%以上即可。更详细而言，使相对于本发明的化合物与聚合性(亲水性)单体的合计100质量份，本发明的化合物优选为10~80质量份、更优选为10~60质量份的量是好的。该(共)聚合物的重均分子量没有特别限制，作为通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的值，可以为1,000~1,000,000、优选为1,000~100,000。

作为其它聚合性(亲水性)单体，可列举例如(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(聚)乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚亚烷基二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚亚烷基二醇单烷基醚(甲基)丙烯酸酯、三氟乙基(甲基)丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、2,3-二羟基丙基(甲基)丙烯酸酯等丙烯酸系单体；N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-丙烯酰基吗啉、N-甲基(甲基)丙烯酰胺等丙烯酸衍生物；N-乙烯基吡咯烷酮等、其它不饱和脂肪族或芳香族化合物、例如巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸；和具有(甲基)丙烯酰基等聚合性基团的硅氧烷单体。这些可以单独使用1种，也可以将2种以上并用。

本发明的化合物与上述其它聚合性单体的共聚可以按照以往公知的方法进行。例如，可使用热聚合引发剂、光聚合引发剂等已知的聚合引发剂进行。作为该聚合引发剂，可列举2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮、偶氮二异丁腈、偶氮双二甲基戊腈、过氧化苯甲酰、过氧化氢叔丁基、氢过氧化枯烯、2,2'-偶氮双(2-甲基丙基脒)2盐酸盐等。这些聚合引发剂可单独使用或混合2种以上使用。聚合引发剂的配合量相对于聚合成分的合计100质量份为0.001~2质量份，优选为0.01~1质量份。

包含由本发明的化合物衍生的重复单元的聚合物的亲水性优异。另外，由该聚合物得到的水凝胶的强度和湿润性优异。因此，本发明的化合物可适用于制造医疗用材料，例如眼科仪器、隐形眼镜、人工晶状体、人造角膜。使用该聚合物的医疗用材料的制造方法没有特别限制，按照以往公知的医疗用材料的制造方法即可。例如，成型隐形眼镜、人工晶状体等透镜的形状时，可采用切削加工法、铸模(mold)法等。

实施例

以下示出实施例和比较例，更详细说明本发明，但本发明不限于以下的实施例。下述实施例中，¹H-NMR分析采用JEOL制的ECS400，测定溶剂使用氘代氯仿实施。

实施例1

[步骤I]

向带有蛇形冷凝管、温度计的1L三颈烧瓶中添加2-(氯甲基)-2-甲基环氧乙烷225.0g、烯丙醇125.0g、正己烷225.0g、氢氧化钾68.2g，在20℃搅拌10小时。反应结束后用去离子水洗涤3次，通过进行减压蒸馏得到无色透明液体。收量176.6g。通过1H-NMR确认为下式(6A)表示的化合物。

[化12]

[步骤II]

向带有蛇形冷凝管、温度计、滴液漏斗的300mL的三颈烧瓶中添加上述[步骤I]中得到的式(6A)表示的化合物50.0g、甲基丙烯酸70.0g、甲基丙烯酸钠5.0g，加热至100℃，熟化4小时。反应后添加甲苯100.0g，用2M氢氧化钠水溶液洗涤3次，用去离子水洗涤2次，在内温80℃下减压馏去溶剂和未反应的原料等，由此得到无色透明液体。收量67.3g。通过1H-NMR确认为式(6B)表示的化合物。

[化13]

以下示出1H-NMR数据。

1.1ppm(3H)、2.0ppm(3H)、3.4ppm(2H)、4.1ppm(2H)、4.3ppm(2H)、5.3ppm(2H)、5.6ppm(1H)、5.9ppm(1H)、6.1ppm(1H)。

实施例2

[步骤I]

在实施例1的步骤I中将烯丙醇替换为烯丙基乙二醇220.0g，除此以外重复实施例1的步骤I而得到无色透明液体。收量180.0g。通过1H-NMR确认为下式(7A)表示的化合物。

[化14]

[步骤II]

在实施例1的步骤II中将式(6A)表示的化合物代替为式(7A)表示的化合物67.2g，除此以外重复实施例1的步骤II，得到无色透明液体。收量67.3g。通过1H-NMR确认为式(7B)表示的化合物。

[化15]

以下所示为1H-NMR数据。

1.1ppm(3H)、2.0ppm(3H)、3.4ppm(6H)、4.1ppm(2H)、4.3ppm(2H)、5.3ppm(2H)、5.6ppm(1H)、5.9ppm(1H)、6.1ppm(1H)。

[比较例1]

比较例1中使用的比较化合物为下式(a)表示的具有二级羟基的化合物，含有下式(a’)表示的具有一级羟基的异构体。

[化16]

[比较例2]

比较例2中使用的比较化合物为甲基丙烯酸烯丙酯(AMA)，不具有羟基。

水凝胶的制造例(实施例1~2、比较例1~2)

[第一聚合]

将上述实施例中得到的各化合物或比较化合物、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、N、N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、N、N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、偶氮二异丁腈(AIBN)以表1所示的配合比混合，搅拌至成为均匀的溶液。搅拌后N₂鼓泡5分钟，充分进行脱气后，封入聚丙烯制的铸模(厚度200μm)。将封入了溶液的铸模在处于70℃的氮气气氛中的烘箱中静置4小时，使其固化。固化后，由铸模取出树脂，用去离子水洗涤，得到水凝胶膜。将得到的膜的各物性值按照下述的方法测定。结果示于表1。

[第二聚合]

将上述第一聚合步骤中得到的水凝胶膜在1%的2,2’-偶氮双(2-甲基丙基脒)2盐酸盐(V-50)水溶液中浸渍4小时，通过在处于70℃的氮气气氛的烘箱中静置6小时，使其进一步聚合(固化)。将得到的水凝胶用2-丙醇、去离子水洗涤。将得到的膜的各物性值按照下述的方法测定。结果示于表1。

水凝胶的制造例(实施例3~4、比较例3~4)

将上述实施例中得到的各化合物或比较化合物、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、N、N-二甲基丙烯酰胺(DMA)、N、N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、偶氮二异丁腈(AIBN)以表2所示的配合比混合，搅拌至形成均匀的溶液。搅拌后N₂鼓泡5分钟，进行充分脱气后，封入聚丙烯制的铸模(厚度200μm)。将封入了溶液的铸模在处于70℃的氮气气氛的烘箱中静置8小时，使其固化。固化后，由铸模取出树脂，用2-丙醇、去离子水洗涤，得到水凝胶膜。按照下述方法测定所得到的膜的各物性值。结果示于表2。

[平衡含水率]

将膜在去离子水中在25℃下浸渍48小时后，拭去表面的水分，测量水合了的膜的质量。然后将水合了的膜在50℃的烘箱中干燥48小时，在25℃的烘箱中干燥24小时，测量干燥膜的质量。平衡含水率通过下式算出。

平衡含水率(%)=100×{(水合膜的质量-干燥膜的质量)/水合膜的质量}

[弹性模量]

将膜在去离子水中在25℃浸渍48小时后，拭去表面的水分，制作水合的膜。用instron 5943测定该水合膜的杨氏弹性模量。将切为0.8cm×4.0cm的膜用50N的测力传感器、以1cm/分钟的头速度进行测定，算出纵轴为得到的应力、横轴为应变的应力-应变曲线的初期(直线部)的斜率，作为杨氏弹性模量(MPa)。

表1

表2

如表1所示，使用具有二级和一级羟基的比较化合物的水凝胶在第二聚合后平衡含水率大大降低，而且弹性模量也显著增加。另外，采用不具有羟基的比较化合物的水凝胶的平衡含水率低，亲水性不充分。另一方面，使用具有三级羟基的本发明的化合物的水凝胶的平衡含水率高，而且在第二聚合后平衡含水率的降低也小。

这是由于不饱和键聚合时，比较例1的化合物中二级或一级羟基也反应，而三级羟基不反应。本发明的化合物不发生不需要的羟基的交联反应，因此可提供平衡含水率的降低和弹性模量的非预期增加得到抑制的水凝胶。

另外，如表2所示，在(甲基)丙烯酰基的聚合和不饱和键的反应在同一步骤内实施的情况下也得到同样的结果。

因此，使用本发明的化合物的水凝胶可具有有益的亲水性，且具有充分的强度。

产业实用性

本发明的化合物改善所得到的水凝胶的亲水性、强度。本发明的化合物作为医疗用材料、例如眼科用仪器、隐形眼镜、人工晶状体、人造角膜和眼镜镜片制造用单体是有用的。